標(biāo)準(zhǔn)支撐助力裝配式建筑智能建造發(fā)展

楊靜

大力發(fā)展裝配式建筑已成為推動(dòng)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的國(guó)家戰(zhàn)略，預(yù)制構(gòu)件智能制造是裝配式建筑行業(yè)發(fā)展的重要途徑，標(biāo)準(zhǔn)是支撐預(yù)制裝配式構(gòu)件智能制造建設(shè)的重要保證。

我國(guó)裝配式建筑行業(yè)向規(guī)模速度型、環(huán)境友好型、質(zhì)量效益型方向發(fā)展，行業(yè)發(fā)展面臨轉(zhuǎn)型升級(jí)步履艱難、新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢、技術(shù)研發(fā)與儲(chǔ)備不足、制約瓶頸尚未突破、產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)調(diào)整乏力、環(huán)境保護(hù)和節(jié)能減排壓力劇增等嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，這些嚴(yán)峻形勢(shì)很大程度上與標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)新提升和貫徹實(shí)施密切相關(guān)。

目前，裝配式建筑行業(yè)現(xiàn)行有效標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)建筑設(shè)計(jì)方面修訂，在預(yù)制構(gòu)件智能制造標(biāo)準(zhǔn)方面尚屬空白。通過統(tǒng)一技術(shù)要求、業(yè)務(wù)要求和管理要求等標(biāo)準(zhǔn)化手段，可保障智能化建設(shè)的相關(guān)工程及相關(guān)環(huán)節(jié)的建設(shè)在預(yù)制裝配式構(gòu)件制造行業(yè)有章可循，規(guī)范和推動(dòng)預(yù)制構(gòu)件智能制造，促進(jìn)建筑行業(yè)智能化、綠色化和工業(yè)化創(chuàng)新發(fā)展。

一、裝配式建筑發(fā)展勢(shì)不可擋

“十三五”以來，新型城鎮(zhèn)化、京津冀協(xié)調(diào)發(fā)展、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展和“一帶一路”建設(shè)，成為建筑業(yè)發(fā)展重要推動(dòng)力。建筑業(yè)發(fā)展總體上仍處于重要戰(zhàn)略機(jī)遇期。全行業(yè)通過深化改革、加快推進(jìn)行業(yè)市場(chǎng)化、工業(yè)化、信息化、國(guó)際化來實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

生產(chǎn)效率成為建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型成功與否的標(biāo)尺之一。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，美國(guó)1989年裝配式建筑繁榮時(shí)期，每名工人年竣工面積可以達(dá)到100平方米，而中國(guó)當(dāng)時(shí)的年竣工面積只有11.12平方米，即使現(xiàn)在，我國(guó)仍與之有很大差距。這與我國(guó)傳統(tǒng)建造方式的效率低下有很大關(guān)系，要提高中國(guó)的建筑業(yè)生產(chǎn)效率，裝配式建筑是必由之路。

裝配式建筑發(fā)展勢(shì)不可擋。裝配式建筑在2016年迎來風(fēng)口，與中國(guó)的要素資源現(xiàn)狀和政策變化相關(guān)。中國(guó)的人力資源優(yōu)勢(shì)喪失導(dǎo)致傳統(tǒng)建造方式的人工成本上升，環(huán)保減排壓力增大對(duì)于傳統(tǒng)建造方式的硬約束加大，而供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和新型城鎮(zhèn)化則從政策層面為裝配式建筑發(fā)展提供了政策環(huán)境。

“九五”到“十二五”期間是政策由放任轉(zhuǎn)向鼓勵(lì)的過渡期。這期間，萬科和遠(yuǎn)大住宅工業(yè)有限公司等企業(yè)先行者，從技術(shù)和運(yùn)營(yíng)層面分別展開攻關(guān)，并在政府的鼓勵(lì)引導(dǎo)下，形成了自己的技術(shù)和管理體系。但由于人工成本和產(chǎn)業(yè)鏈的不完善，裝配式建筑在這一時(shí)期難以得到大規(guī)模的應(yīng)用。

面對(duì)我國(guó)現(xiàn)今土地出讓費(fèi)用增加、勞動(dòng)力成本不斷攀升、節(jié)能環(huán)保的日趨嚴(yán)苛，建筑行業(yè)所面臨的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)壓力越來越大，裝配式建筑成為建筑產(chǎn)業(yè)化必由之路。

裝配式建筑是指系統(tǒng)性地集成應(yīng)用各類預(yù)制的建筑及結(jié)構(gòu)構(gòu)件、配件、部品等，通過標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)和精密的幾何尺寸偏差控制、高效可靠的連接節(jié)點(diǎn)和施工方法，實(shí)現(xiàn)工廠精益加工，現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械化裝配并做到土建結(jié)構(gòu)、機(jī)電安裝和裝修一體化方式建設(shè)的建筑。

與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)裝配式建筑業(yè)生產(chǎn)制造總體效能上仍有較大差距，體現(xiàn)在資源和能源的利用效率和安全、環(huán)保等方面。如何積極應(yīng)對(duì)全球化制造新形勢(shì)帶來的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，有效利用現(xiàn)代信息技術(shù)，解決目前裝配式建筑業(yè)在經(jīng)營(yíng)決策、生產(chǎn)運(yùn)行、能效安環(huán)及信息集成存在的產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同瓶頸問題，推進(jìn)以高效化、綠色化和智能化制造為目標(biāo)的裝配式建筑工業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同管理等模式的變革，是裝配式建筑業(yè)工業(yè)化和信息化智能制造的關(guān)鍵所在。

二、智能制造提供可實(shí)現(xiàn)技術(shù)路徑

面對(duì)歐美發(fā)達(dá)國(guó)家推行“再工業(yè)化”戰(zhàn)略，以及我國(guó)制造業(yè)面臨諸多嚴(yán)峻問題的形勢(shì)，國(guó)務(wù)院先后出臺(tái)了《中國(guó)制造2025》、《關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見》等，旨在搶占技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。2016年2月，國(guó)務(wù)院發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》，明確提出大力推廣裝配式建筑，建設(shè)國(guó)家級(jí)裝配式建筑生產(chǎn)基地，加大政策支持力度，力爭(zhēng)用10年左右時(shí)間，使裝配式建筑占新建建筑的比例達(dá)到30%。2016年3月，裝配式建筑首次出現(xiàn)在《政府工作報(bào)告》；國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》。2017年2月，國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見》，再次重申推進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化，推動(dòng)建造方式創(chuàng)新，大力發(fā)展裝配式混凝土和鋼結(jié)構(gòu)建筑。2017年4月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)了《“十三五”裝配式建筑行動(dòng)方案》，進(jìn)一步明確了階段性工作目標(biāo)、重點(diǎn)任務(wù)、保障措施，明確裝配式建筑是實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)必由之路，預(yù)制構(gòu)件智能制造是裝配式建筑行業(yè)發(fā)展重要途徑，必須加快發(fā)展預(yù)制構(gòu)件智能制造，實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，創(chuàng)新發(fā)展和綠色發(fā)展。

三、標(biāo)準(zhǔn)政策體系建設(shè)迫在眉睫

建筑工業(yè)化和信息化是建筑業(yè)的一場(chǎng)革命，是生產(chǎn)方式的徹底變革，迫切需要整合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代管理來適應(yīng)這場(chǎng)變革。但是由于工作基礎(chǔ)薄弱，當(dāng)前發(fā)展形勢(shì)還比較嚴(yán)峻，還要面臨設(shè)計(jì)技術(shù)體系及標(biāo)準(zhǔn)體系不完善、關(guān)鍵及集成技術(shù)不成熟、關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)同標(biāo)準(zhǔn)體系不完善、成本問題還沒有得到有效解決、行業(yè)隊(duì)伍水平還有待提升等方面的問題與挑戰(zhàn)。

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外的裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)處于初步制定階段，內(nèi)容相對(duì)較為廣泛，總綱性的條款偏多，細(xì)節(jié)化的條款較少，給具體應(yīng)用帶來了困難。2017年3月29日，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的《“十三五”裝配式建筑行動(dòng)方案》提出，要“建立健全裝配式建筑政策體系、規(guī)劃體系、標(biāo)準(zhǔn)體系、技術(shù)體系、產(chǎn)品體系和監(jiān)管體系，形成一批裝配式建筑設(shè)計(jì)、施工、部品部件規(guī)模化生產(chǎn)企業(yè)和工程總承包企業(yè)，形成裝配式建筑專業(yè)化隊(duì)伍，全面提升裝配式建筑質(zhì)量、效益和品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)裝配式建筑全面發(fā)展”。

建立裝配式預(yù)制構(gòu)件智能制造管理平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)體系迫在眉睫，是已經(jīng)立項(xiàng)和開展的裝配式建筑國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)研究工作的有益補(bǔ)充，是裝配式建筑在建筑業(yè)廣泛、高效推廣所必需的基礎(chǔ)保障工作。

裝配式建筑業(yè)亟需智能化標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)實(shí)施預(yù)制構(gòu)件智能制造工程。裝配式建筑是依據(jù)統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)形式和標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行建筑構(gòu)件的大批量生產(chǎn)，并在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行機(jī)械化組裝形成的建筑，其核心為預(yù)制構(gòu)件。加快發(fā)展以智能化為方向的預(yù)制構(gòu)件智能制造已經(jīng)成為裝配式建筑企業(yè)發(fā)展的首要任務(wù)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，通過采用工業(yè)化生產(chǎn)方式，若預(yù)制率達(dá)到了90%以上，則施工現(xiàn)場(chǎng)模板用量減少85%以上，現(xiàn)場(chǎng)腳手架用量減少了50%以上，鋼材節(jié)約2%，混凝土節(jié)約7%，抹灰工程量節(jié)約50%，節(jié)水40%以上，節(jié)電10%以上，耗材節(jié)約40%，管理費(fèi)用節(jié)約50%，項(xiàng)目綜合造價(jià)大約節(jié)省15%以上，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

四、信息化工業(yè)化深度融合

在中國(guó)制造2025戰(zhàn)略迫切需求下，裝配式建筑企業(yè)迫切需要利用新興信息、網(wǎng)絡(luò)及智能等技術(shù)改造傳統(tǒng)的預(yù)制構(gòu)件制造方式，迫切需要采用新一代信息技術(shù)與裝配式建筑工業(yè)在裝備、工藝、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等方面的深度融合，加強(qiáng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能機(jī)器人等智能化技術(shù)在預(yù)制構(gòu)件工業(yè)生產(chǎn)過程中的研究與應(yīng)用示范，加快建立面向產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同的智能制造為代表的現(xiàn)代生產(chǎn)體系，實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)工業(yè)化、施工裝配化、裝修一體化、管理信息化、應(yīng)用智能化，穩(wěn)固確立我國(guó)建筑行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)及系統(tǒng)在國(guó)際上的主導(dǎo)地位。

利用現(xiàn)代制造技術(shù)，將建造過程與信息化、工業(yè)化緊密結(jié)合，通過優(yōu)化配置生產(chǎn)資源和要素，使生產(chǎn)方式更加效益化、集約化，有效促進(jìn)裝配式建筑行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和進(jìn)步，加快裝配式建筑發(fā)展速度。

裝配式建筑和BIM技術(shù)的發(fā)展推翻了傳統(tǒng)建筑領(lǐng)域的手工操作方式，管理方式由原來的粗放式管理向精細(xì)化管理轉(zhuǎn)變。可以說，BIM技術(shù)與裝配式建筑是信息化和工業(yè)化高度結(jié)合的產(chǎn)物。對(duì)于裝配式建筑來說，其最主要的部分為“集成”，而BIM技術(shù)恰恰是“集成”的主要線路。BIM技術(shù)連接設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、裝修和管理的全部流程，且可以作用于預(yù)制裝配式構(gòu)件設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工的全過程，不僅可以實(shí)現(xiàn)信息化協(xié)同設(shè)計(jì)、可視化裝配，工程量信息的信息共享，還可以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的數(shù)字化連接和檢驗(yàn)等新形式的使用，服務(wù)于建筑產(chǎn)業(yè)全部鏈條，可完美作用于構(gòu)件制造的全過程。

新的信息技術(shù)模式打破了傳統(tǒng)建造方式受工程作業(yè)面和氣候的影響，在工廠里可以成批次地重復(fù)制造，使高寒地區(qū)施工告別“半年閑”。以建設(shè)一棟30多層的普通高樓為例，傳統(tǒng)方式要建兩年，采用BIM與自動(dòng)化生產(chǎn)線集成應(yīng)用技術(shù)則當(dāng)年可建成，大大縮短建設(shè)周期。在建造成本方面，新的造價(jià)比傳統(tǒng)方式節(jié)約15%以上，而人工則降低至原來的60%左右。

圍繞預(yù)制構(gòu)件的全產(chǎn)業(yè)鏈和全生命周期管理，預(yù)制構(gòu)件的信息傳遞成為各階段各方溝通的關(guān)鍵，BIM技術(shù)的出現(xiàn)為確保項(xiàng)目各參與方能進(jìn)行有效的信息交換提供了技術(shù)基礎(chǔ)。但目前BIM在建筑產(chǎn)業(yè)鏈不同階段只是單階段應(yīng)用，缺乏集成和協(xié)同，缺乏各項(xiàng)目參與方共同遵循的標(biāo)準(zhǔn)，使得信息無法交互，無法解決信息斷層問題，迫切需要建立預(yù)制裝配式構(gòu)件智能制造管理平臺(tái)與標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)預(yù)制裝配式構(gòu)件智能制造工程實(shí)施，以適應(yīng)行業(yè)的發(fā)展。

伴隨著裝配式建筑發(fā)展中工業(yè)化生產(chǎn)和建造過程與信息化的緊密結(jié)合，建筑業(yè)必將打破傳統(tǒng)意義上的發(fā)展模式，其增長(zhǎng)方式勢(shì)必要發(fā)生根本的變化，由粗放型向集約型、內(nèi)涵型轉(zhuǎn)變，徹底轉(zhuǎn)變以往建造技術(shù)水平不高、科技含量較低、單純拼勞動(dòng)力成本的競(jìng)爭(zhēng)模式，應(yīng)用大量新技術(shù)、新材料、新設(shè)備，強(qiáng)調(diào)科技進(jìn)步和管理模式創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。